设某一地体因地幔热膨胀而抬升，如果它的地壳厚度并没有变化，那么当地幔冷却并且恢复到原来所具有的密度时，该地体也只能下沉至原有的高度。但若在抬升过程中地壳已经发生变薄效应，那么地体有可能沉陷至更大的深度。这里应该注意的是，它与前面所述的地体越高、沉陷越深的结论并不矛盾，因为在上边的结论中假定地幔的密度不变，而在此处所叙述的却是地幔本身的密度发生了变化。

　　以上分析，还未考虑到沉陷时所伴随的沉积作用。增加的沉积物载荷，无疑会使地体有进一步的陷落。当沉积物把地体压下去时，在其下的软流层物质便会移往别处。设软流层的平均密度为3.2克/立方厘米，沉积物的平均密度为2.4克/立方厘米，在接受沉积时，水体将被沉积物所置换，因此净增的密度值应为（2.4-1.0）=1.4克/立方厘米。由于3.2∶1.4≈2.3∶1，这就表明如果有2.3公里厚的沉积物时，可以把地体从原有的基础下压1公里。与此同时，再沉积与再沉陷的过程是持续进行的。

　　此处可以探讨一下在沉积载荷条件下，依照均衡理论所推算的沉陷最终幅度。如图6-10所示。

　　图6-10左边两个岩石柱A和B，地壳厚度原为H，地壳减薄量为△H，减薄后的

　　地壳沉陷至水深h处。当这两个岩石柱处于均衡状态时，则M′N′面上所承受的压力相等，即

　　H·ρc=h·ρw （H-△H）ρc （△H-h）ρm (6.31)

　　该式中ρc，ρw和ρm分别表示地壳、水和地幔的密度，大致为2.8，1.0和3.3。经过整理后得出：

　　由此可知，沉陷量h约为地壳减薄量的1/4.5。再如上图右边的两个岩柱所示，如果原有一个变薄了的陆壳（或洋壳）处于h公里的水深处，它在均衡下沉过程中，不断地接受了沉积物的填塞，并最终接受一厚度为L公里的沉积物。为使这两个岩石柱达到均衡，则MN面上所承受的压力应当相等，即

　　h·ρw （L-h）ρm=L·ρs (6.33)

　　上式中ρs代表沉积物的密度。将此式加以整理，即能得到

　　通常将式中的（ρm-ρw）/（ρm-ρs）称为“扩大系数”，并用字母K表示，它取决于地幔密度、沉积物密度和水的密度。如果ρw=1.03，ρm=3.3，ρs=2.4，则K约等于2.5；在巨厚沉积层中，因沉积受压可致密度高达2.54，则此时扩大系数K约等于3.0，这就是说在均衡作用下所形成的沉积物厚度，可以达到原始水深h的2～3倍。以此可以解释在海洋中沉积物的厚度情况。

　　现在再来观察图6-11所示的状况。

　　图6-11中的岩石柱A代表厚度达30公里的正常大陆地壳，其余的岩石柱B、C、D、E、F代表地壳厚度依次减薄，从A到E分别为30公里，25公里，20公里，15公里和10公里，它们各自所处的水深分别为0，1.1公里，2.2公里，3.3公里和4.3公里。

　　最右边的岩石柱F表示了一个厚度为5公里的大洋地壳，处于水深以下5.7公里处。假定以上所有的岩石柱，均以图上括号内所标的数值为其密度值，并且都处于均衡状态。同时进一步假设其均衡等压面位于100公里的深度处，则在这一底面上，单位面积所承受的压力，对于各个岩石柱来说均约等于3.15×107克/平方厘米。

　　如果取扩大系数K=2.5，对于上图中的岩石柱E来说，即原始水深为4.3公里，地壳厚度为10公里时，它可以接受沉积物的厚度最大可达11公里；而在岩石柱A和B中，即水深为0～1.1公里，地壳厚度达30～25公里时，它可以接受的沉积物的最大厚度仅仅只有2～3公里。可以看出，以上数据虽然考虑的仅仅是均衡沉陷的理想化数值，但却合理地说明了地球表面上的一些实际状况。
　　本文标题：地壳均衡原理(2)
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